2021邯郸大名县一中高三上学期12月强化训练四物理试题含答案

绝密★启用前

2020-2021学年度高中物理12月质检模拟卷

考试时间：75分钟；命题人：王永强   陈亚坤

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2．请将答案正确填写在答题卡上

第I卷（选择题）

一、单选题（每小题只有一个选项正确，共7个小题，每题4分，共计28分。）

1、在物理学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是　(　　)

A. 自然界的电荷只有两种，美国科学家密立根将其命名为正电荷和负电荷，美国物理学家富兰克林通过油滴实验比较精确地测定了电荷量e的数值

B. 卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量G和静电力常量k的数值

C. 奥斯特发现了电流间的相互作用规律，同时找到了带电粒子在磁场中的受力规律

D. 开普勒提出了三大行星运动定律后，牛顿发现了万有引力定律

2．如图所示为甲物体和乙物体在平直地面上同向运动的v﹣t图象，已知t＝0时甲在乙前方x0＝70m处．下列说法正确的是（　　）

A．2s时，甲物体的速度方向发生改变

B．在0～4s内，甲和乙之间的最大距离为78m

C．3s时，甲、乙物体相遇

D．在0～3s内，甲物体在乙物体前面，3s～4s内乙物体在甲物体前面

3.图中虚线是某电场中的一簇等势线.两个带电粒子从P点均沿等势线的切线方向向上运动，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示.若粒子仅受电场力的作用，下列说法中正确的是（    ）

A.a、b两点的电场强度大小关系，a、b两点的电势关系

B.两个带电粒子电性可能相同

C.粒子从P运动到a的过程中，电势能增大

D.粒子从P运动到b的过程中，动能增大

4．如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气阻力影响，则下列图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律（ ）

A． B． 

C． D．

5．如图所示，是上端带定滑轮的固定坚直杆，质量不计的轻杆一端通过铰链固定在点，另一端悬挂一重为的物体，且端系有一根轻绳并绕过定滑轮，用力拉绳，开始时，现使缓慢变小，直到杆接近竖直杆．此过程中

A．力逐渐增大

B．力先逐渐减小后逐渐增大

C．轻杆对端的弹力大小不变

D．轻杆对端的弹力先减小后增大

6. 如图所示，边长为l的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定的逆时针方向的电流。图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方为垂直于导线框向里的有界矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为B。此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1；现将虚线下方的磁场移至虚线上方且磁感应强度的大小改为原来的2倍，保持其他条件不变，导线框仍处于静止状态，此时细线中拉力为F2。则导线框中的电流大小为（　　）

A.  B.  

C.  D.

7．如图，直角坐标xOy平面内，有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，边界与x、y轴分别相切于a、b两点．一质量为m，电荷量为q的带电粒子从b点沿平行于x轴正方向进入磁场区域，离开磁场后做直线运动，经过x轴时速度方向与x轴正方向的夹角为60°，下列判断正确的是(    )

A．粒子带正电 

B．粒子在磁场中运动的轨道半径为R

C．粒子运动的速率为 

D．粒子在磁场中运动的时间为

二、多选题（每题有多个选项正确，共3个小题，每题6分，共计18分，每小题选对但不全得3分，出现错误选项不得分。）

8．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险．已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，则下列说法中正确的是（   ）

A．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强

B．上述衰变方程中的X 含有143个中子

C．8个经过24100年后一定还剩余4个

D．衰变过程中总质量不变

9．图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是

A．变压器输入、输出功率之比为4∶1

B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4

C．u随t变化的规律为u=51sin(50πt) （国际单位制）

D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大

10．“嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于2020年登陆火星．假如某志愿者登上火星后将一小球从高为h的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间t小球落在火星表面，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转，则下列说法正确的是(　　)

A．火星的第一宇宙速度为

B．火星的质量为

C．火星的平均密度为

D．环绕火星表面运行的卫星的周期为

第II卷（非选择题）

三、实验题（共两个小题，其中11题6分，12题10分，共计16分。）

11．用如图（甲）所示的电路图研究额定电压为2.4V的灯泡L的伏安特性。

（1）在闭合开关S前，滑动变阻器触头应该放在端________．（选填“a”或“b”）；

（2）按电路图（甲）测出的灯泡电阻值比真实值________（选填“偏大”或“偏小”）．

（3）实验所得到的图像如图（乙）所示，若将该灯泡直接接在电动势为2.4V，内阻为6Ω的电源两端，此时电路工作的效率为________．

12．图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图，滑块上装有宽度为d（很小）的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间△t以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x。

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d＝________cm；

(2)实验时，滑块从光电门1的右侧某处由静止释放，测得滑块经过第一个光电门时遮光条遮光时间为△t＝25ms，则遮光条经过光电门1时的速度v＝________m/s；（结果保留一位有效数字）

(3)保持其它实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放，记录几组x（单位为m）及其对应的t（单位为s），作出图像如图丙，图像不过原点的原因是________，滑块加速度的大小a＝_________。（结果保留一位有效数字）

四、解答题（本大题共两个小题，其中13题11分，14题15分，共计26分。）

13．如图所示 ，长L=2.0 m、质量mA=1.0 kg的木板A静止在光滑水平面上，对木板施加大小F=3.0N、方向向右的水平拉力，同时在木板上某位置放一初速度v0=2.0 m/s、方向水平向右的小物块B，物块B的质量mB=1.0kg，在运动过程中物块B刚好未从木板A右端滑落。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.10，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，求：

(1) 物块B刚放上木板A时，木板A、物块B的加速度大小aA、aB；

(2) 物块B刚放上木板时离木板A右端的距离x；

14. 如图所示，在空间坐标系x<0区域中有竖直向上的匀强电场E1，在一、四象限的正方形区域CDEF内有方向如图所示的正交的匀强电场E2和匀强磁场B，已知CD=2L，OC=L，E2 =4E1。在负x轴上有一质量为m、电量为+q的金属a球以速度v0沿x轴向右匀速运动，并与静止在坐标原点O处用绝缘细支柱支撑的（支柱与b球不粘连、无摩擦）质量为2m、不带电金属b球发生弹性碰撞。已知a、b 球体积大小、材料相同且都可视为点电荷，碰后电荷总量均分，重力加速度为g，不计a、b球间的静电力，不计a、b球产生的场对电场、磁场的影响，求：

(1)碰撞后，a、b球的速度大小；

(2)a、b碰后，经时a球到某位置P点，求P点的位置坐标；

(3)a、b碰后，要使 b球不从CD边界射出，求磁感应强度B的取值。

四、选做题（本题包括15、16两个小题，两题均为12分，请任选一个作答，若两个都做按15题给分。）

15.（1）、 回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50 K．某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：已知状态A和B的温度均为27℃，状态C和D的温度均为-133℃，下列判断正确的是_________．

A. 气体由状态A到B过程，温度先升高后降低

B. 气体由状态B到C过程，内能保持不变

C. 气体由状态C到D过程，分子间的平均间距减小

D. 气体由状态C到D过程，气体对外做功

E. 气体由状态D到A过程，其热力学温度与压强成正比

（2）、如图所示，体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成，面积为S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的上下两部分，汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进汽缸，不能出汽缸)与一打气筒相连.开始时汽缸内上部分空气的压强为，现用打气筒向容器内打气。已知打气筒每次能打入压强为、体积为的空气，当打气n次后，稳定时汽缸上下部分的空气体积之比为9:1，活塞重力，空气视为理想气体，外界温度恒定，不计活塞与汽缸间的摩擦.求:

(1)当打气n次活塞稳定后，下部分空气的压强；

(2)打气筒向容器内打气次数n.

16.（1）、 两列简谐横波的振幅都是20厘米，传播速度大小相同．实线波的频率为2Hz．沿ⅹ轴正方向传播；虚线波沿X轴负方向传播．某时刻两列波在如图所示区域相遇，则___________．

A. 在相遇区域会发生干涉现象

B. 虚线波的传播速度为8m/s．

C. 实线波和虚线波的频率之比为3：2

D. 平衡位置为X=6m处的质点此时刻速度为零

E. 平衡位置为X=8.5m处的质点此时刻位移y>20cm

（2）、有一半球形玻璃砖，右侧面镀银，O为玻璃球心，光源S在其水平对称轴上，从光源S发出的一束光入射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折射进入玻璃内，经右侧镀银面第一次反射后恰能沿原路返回．已知玻璃球半径为R，玻璃的折射率为，光在真空中的传播速度为c，求：

①光源S与球冠顶点M之间距离；

②光线从进入玻璃到第一次离开玻璃所经历的时间．

参考答案

1、【答案】D

【解析】

A、自然界的电荷只有两种，美国科学家富兰克林将其命名为正电荷和负电荷，美国物理学家密立根通过油滴实验比较精确地测定了电荷量e的数值，故A错误；
B、卡文迪许仅仅测定了引力常量G的常量，库仑测量了静电力常量，故B错误；
C、带电粒子在磁场中的受力规律是洛仑兹发现的，不是奥斯特发现的，故C错误；
D、开普勒提出了三大行星运动定律后，牛顿发现了万有引力定律，故D正确．

2．B

【详解】

A、根据图象可知，0﹣4s内甲的速度都为正，方向没有发生变化，故A错误；

B、C、t＝3s时甲和乙两物的速度相等，两者之间的距离最大，最大距离为 S＝x甲+x0﹣x乙＝，故B正确，C错误；

D、t＝3s两者之间的距离最大，则3s之后的一段时间内，甲仍在乙的前面，故D错误．

3.D【解析】由运动轨迹可知，两粒子的受力方向相反，故两个带电粒子电性必定相反，选项B错误；由等势面的分布可知，该电场是点电荷产生的，由场强公式可知，a点的场强小于b点的场强.由于中心电荷的电性无法判断，电场线方向无法判定，则不能比较a、b的电势高低.故A错误；电场力对两粒子均做正功，则两个粒子的电势能均减小.故C错误；粒子从P运动到b的过程中，电场力做正功，动能增大，故D正确.

4．A

【详解】

线框先做自由落体运动，ab边进入磁场做减速运动，加速度应该是逐渐减小，而A图象中的加速度逐渐增大．故A错误．线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后做减速运动，因为重力小于安培力，当加速度减小到零做匀速直线运动，cd边进入磁场做匀加速直线运动，加速度为g．故B正确．线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后因为重力大于安培力，做加速度减小的加速运动，cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为g，故C正确．线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后因为重力等于安培力，做匀速直线运动，cd边离开

【点睛】

解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动，即比较安培力与重力的大小关系，结合安培力公式、切割产生的感应电动势公式进行分析．

5．C

【解析】

以B点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力T（等于重物的重力G）、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出力的示意图如图

由平衡条件得知，N和F的合力与T大小相等，方向相反，根据三角形相似可得：，又T=G

解得：，使缓慢变小时，CA、AB保持不变，CB变小，则F减小，N不变，故ABD错误，C正确．故选C．

【点睛】以B点为研究对象，分析其受力情况，作出受力图，利用三角形相似法，得出各力与三角形ABC三边边长的关系，再分析F和N的变化．

6【详解】当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为，受到的安培力方向竖直向上，设三角形导线框质量为m，则有：

当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为，受到的安培力方向竖直向下，磁感应强度增大到原来的两倍，故此时有：

联立可得

故D正确，ABC错误；

故选D。

7．C

【解析】

【详解】

粒子的轨迹如图所示，向上或向下偏转，都有速度方向与x正方向夹角为60°的情况，所以粒子可以带正电，也可以带负电，根据几何知识可得，解得，故根据可得粒子运动的速率为，从图中可知粒子轨迹所对圆心角为60°，故粒子在磁场中运动的时间为，C正确．

【点睛】

带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题．

8．AB

【解析】

衰变发出的放射线是频率很大的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电．故A正确．根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的电荷数为92，质量数为235，质子数为94-2=92，则中子数为235-92=143．故B正确．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．故C错误．在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量产生，则有质量亏损，不过质量数不变，故D错误．故选AB．

【点睛】根据电荷数守恒和质量数守恒得出X原子核的电荷数和质量数，从而得出中子数．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．

9．BD

【解析】

由题意，理想变压器输入、输出功率之比为1:1，选项A错误；变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即，故选项B正确；由图（b）可知交流电压最大值Um="51" V，周期T="0.02" s，角速度ω="100π" rad/s，则可得u=51sin（100πt）（V），故选项C错误；RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D正确。

【学科网考点定位】变压器的构造和原理

【名师点睛】根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。

10．CD

【解析】

根据h＝gt2得火星表面的重力加速度g＝，在火星表面的近地卫星的速度即第一宇宙速度mg＝m，解得，所以火星的第一宇宙速度，故A错误；火星表面任意物体的重力等于万有引力mg＝G，得，故B错误；火星的体积为V＝πR3，根据，故C正确；根据，故D正确，故选CD.

点睛：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，知道第一宇宙速度等于贴近星球表面做圆周运动的速度，即轨道半径等于星球的半径.

11．a    偏小      25％   

【解析】

【分析】

（1）明确变阻器采用分压式接法时，电键闭合前应将滑片置于输出电压最小的一端以保护电流表；

（2）根据欧姆定律写出电阻测量值和真实值的表达式即可；

（3）画出电源的图像，两图像交点即为小灯泡工作电压和电流；

【详解】

（1）闭合开关前，应将滑动触头置于输出电压最小的a端，以保护电流表；
（2）根据欧姆定律，电阻测量值为，
若考虑电压表内阻影响，待测电阻的真实值为，
比较可知，所以测出的灯泡电阻值比真实值偏小；

（3）作出电源的如图所示：

由图像可知，此时小灯泡两端电压为

则此时电路工作的效率为：．

【点睛】

本题考查通过小灯泡的伏安特性曲线判断测量值和真实值之间的关系，注意求解电路的效率时需要画出电源的图像进行求解即可．

12．0.75    0.3    经过光电门1时速度不为0    0.4   

【详解】

(1)[1]．主尺：0.7cm，游标尺：对齐的是5，所以读数为：5×0.1mm=0.5mm=0.05cm，
故遮光条宽度为：d=0.7cm+0.05cm=0.75cm；
(2)[2]．滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度。
则滑块经过光电门时的速度为

(3)[3][4]．滑块在两光电门间做匀加速直线运动，由位移公式可得

变形可得

由图象可知，图象与纵轴的交点表示经过光电门1的速度，则图象不过原点的原因是经过光电门1的速度不为0；
图象的斜率

那么滑块加速度的大小

a=2k=0.4m/s2。

13．(1) aA=4.0 m/s2 ；aB=1.0 m/s2；(2) 0.40 m；

【详解】

(1)根据牛顿第二定律，对木板A有

代入数据解得

根据牛顿第二定律，对物块B有

代入数据解得

(2)设经过时间物块B刚好未从木板A右端滑落，此时A、B有共同速度，则有

代入数据解得

根据运动学公式和题意则有

代入数据解得

14【答案】(1) ，；(2)（ ， ）； (3) 或

【解析】

【分析】

(1)a、b碰撞，由动量守恒和能量守恒关系求解碰后a、b的速度；

(2)碰后a在电场中向左做类平抛运动，根据平抛运动的规律求解P点的位置坐标；

(3)要使 b球不从CD边界射出，求解恰能从C点和D点射出的临界条件确定磁感应强度的范围。

【详解】(1)a匀速，则

①

a、b碰撞，动量守恒

②

机械能守恒

③

由②③得

， ④

(2)碰后a、b电量总量平分，则

碰后a在电场中向左做类平抛运动，设经时a球到P点的位置坐标为（-x，-y）

⑤ ， ⑥

其中

⑦，

由⑤⑥⑦得

，

故P点的位置坐标为（ ， ）⑧

(3)碰撞后对b

⑨

故b做匀速圆周运动，则

⑩

得

⑪

b恰好从C射出，则

⑫

由⑪⑫得

恰从D射出，则由几何关系

⑬，

得

⑭

由⑪⑭得

故要使b不从CD边界射出，则B取值范围满足

或

15（1）【答案】ADE

【解析】

【分析】

状态A和B的温度相等，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，根据，把AB直线与双曲线比较可判断温度的变化；对于理想气体分子势能不计，根据温度变化可判断内能的变化；根据体积的变化可判断分子间距离的变化和气体对外做功的情况；对于体积不变，其热力学温度与压强成正比．

【详解】A. 状态A和B的温度相等，根据，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B，PV先增大后减小，所以温度先升高后降低，故A正确；

B. 气体由状态B到C过程，体积不变，根据，压强减小，温度降低，内能减小，故B错误；

C. 气体由状态C到D过程，体积增大，分子间的平均间距最大，故C错误；

D. 气体由状态C到D过程，体积增大，气体对外做功，故D正确；

E. 气体由状态D到A过程，体积不变，根据，其热力学温度与压强成正比，故E正确．

故选ADE。

（2）【答案】（1）（2）n=49次

【解析】

【详解】①对气缸下部分气体，设初状态压强为，末状态压强为，由玻意耳定律得

可知

初状态时对活塞

联立解得：

②把上部分气体和打进的n次气体作为整体此时上部分气缸中的压强为

末态状时对活塞：

由玻意耳定律

联立解得

，n=49次.

16（1）【答案】BCE

【解析】

【详解】A．实线波和虚线波的频率不同，即周期不同，那么在相遇区域不会发生干涉现象，故A错误；

B．实线波的波长λ1=4m，频率为f1=2Hz，那么波速v=λ1f1=8m/s；两列波在同一介质中传播速度相同，则虚线波的传播速度为8m/s，选项B正确；

C．由虚线波的波长为λ2=6m，可得频率，实线波和虚线波的频率之比为3：2，故C正确；

D．实线波上平衡位置为x=6m处的质点向上振动，虚线波上平衡位置为x=6m处的质点也向上振动，故两振动叠加后质点仍往上振动，速度不为零，故D错误；

E．平衡位置为X=8.5m处的质点此时刻由实线波引起的位移为，由虚线波引起的位移为，则总位移y>20cm，故E正确；

（2）【答案】①②

【解析】

【详解】①光路图如右图所示，设入射角、折射角、反射角分别为Q1、Q2、Q3，法线与SO的夹角为β

由折射定律

由反射定律及几何关系

解得Q1=600   Q2=300

由题意可得 β=Q2=300

α= Q1-β=300

由几何关系. 

则

②光在玻璃中传播距离为d，传播速度为v

 折射率

光在玻璃中传播时间

由几何关系d=2Rcos300

解得：